一、關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)工程抗震的基本概念
在工程抗震中,地震強(qiáng)度通常用地震震級(jí)和地震烈度等反映。
地震震級(jí)表示一次地震本身強(qiáng)弱程度和大小的尺度,一次地震只有一個(gè)震級(jí),如四川汶川地震震級(jí)為8.0級(jí),青海玉樹(shù)地震震級(jí)為7.1級(jí)。
地震烈度是指地震時(shí)某一地區(qū)的地面和各類(lèi)建筑物遭受到一次地震影響的強(qiáng)弱程度,一次同樣大小的地震,若振源深淺、離震中的距離和土質(zhì)條件等因素不同,則地面和建筑物的破壞程度也不同。這時(shí)若只用震級(jí)來(lái)表示地震強(qiáng)度,還不足以區(qū)別地面和建筑物破壞輕重的程度。因此雖然一次地震只有一個(gè)震級(jí),但距離震中不同的地點(diǎn),地震的影響是不一樣的,即地震烈度不同。一般來(lái)說(shuō),離震中越近,地震影響程度越大,地震烈度越高;離震中越遠(yuǎn),地震影響程度越小,地震烈度越低。例如:四川汶川地震震級(jí)為8.0級(jí),震中映秀鎮(zhèn)及北川縣城的地震烈度為高達(dá)11度或12度,成都市區(qū)的地震烈度為6度或7度,太原地區(qū)的地震烈度約為3度或4度。
而為評(píng)定地震烈度,就需要建立一個(gè)標(biāo)準(zhǔn),這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)就是《中國(guó)地震烈度表》,它是以描述震害宏觀現(xiàn)象為主的,即根據(jù)人的感覺(jué)、器物的反應(yīng),建筑物的損壞程度和地貌變化特征等方面的宏觀現(xiàn)象進(jìn)行判定和區(qū)分的。上面所舉例子中的烈度數(shù)值就是根據(jù)《中國(guó)地震烈度表》得到的。
然而,上述地震烈度是在地震發(fā)生以后,查《中國(guó)地震烈度表》才得到的烈度值。而建筑工程中進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí),不可能事先知道建筑工程所在地區(qū)何時(shí)發(fā)生地震,震級(jí)為多大,當(dāng)?shù)氐卣鹆叶葹槎啻蟮刃畔?。這就需要事先擬定一個(gè)目標(biāo)烈度,就稱(chēng)為抗震設(shè)防烈度,抗震設(shè)防烈度是按國(guó)家規(guī)定的權(quán)限批準(zhǔn)作為一個(gè)地區(qū)抗震設(shè)防依據(jù)的地震烈度。當(dāng)本地區(qū)發(fā)生地震或附近地區(qū)發(fā)生地震,致使本地區(qū)達(dá)到目標(biāo)烈度(抗震設(shè)法烈度時(shí))時(shí),建筑物可滿(mǎn)足“小震不壞,中震可修,大震不倒”的設(shè)防要求。此處抗震設(shè)防烈度對(duì)應(yīng)于“中震可修”。如:《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2001(2008版)規(guī)定大同(4個(gè)市直轄區(qū))抗震設(shè)防烈度為7度,設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.15g,g為重力加速度值,因此當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí),大同地區(qū)地震烈度達(dá)到7度或超過(guò)7度時(shí),是允許建筑物出現(xiàn)一定程度的破壞的(可修復(fù)的破壞),但必須不能出現(xiàn)整體倒塌或局部倒塌。
二、大同地區(qū)抗震設(shè)防烈度及抗震鑒定要求
根據(jù)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部落實(shí)國(guó)務(wù)院《汶川地震災(zāi)后重建條例》的要求,依據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》GB18306-2001第1號(hào)修改單,相應(yīng)調(diào)整了災(zāi)區(qū)的設(shè)防烈度等,并對(duì)其他部分條文進(jìn)行了修訂。但本次修訂并不涉及大同地區(qū),故《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GBJ11-89、《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2001、《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2001(2008版)均規(guī)定“大同(4個(gè)市直轄區(qū))抗震設(shè)防烈度為7度,設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.15g,g為重力加速度值”。
學(xué)校建筑均屬于教育類(lèi)建筑,依據(jù)現(xiàn)行《建筑工程抗震設(shè)防分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)》GB50223-2008第6.0.8條的規(guī)定,“教育建筑中,幼兒園、小學(xué)、中學(xué)的教學(xué)用房以及學(xué)生宿舍和食堂,抗震設(shè)防類(lèi)別不應(yīng)低于重點(diǎn)設(shè)防類(lèi)”
依據(jù)《建筑工程抗震設(shè)防分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)》GB50223-2008第3.0.2條2規(guī)定重點(diǎn)設(shè)防類(lèi):指地震時(shí)使用功能不能中斷或需盡快恢復(fù)的生命線(xiàn)相關(guān)建筑,以及地震時(shí)可能導(dǎo)致大量人員傷亡等重大災(zāi)害后果,需要提高設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)的建筑,簡(jiǎn)稱(chēng)乙類(lèi)。
因此,依據(jù)上述規(guī)定,本次鑒定所涉及的所有建筑物的建筑抗震設(shè)防類(lèi)別均應(yīng)防按重點(diǎn)設(shè)防類(lèi)(乙類(lèi))對(duì)待?,F(xiàn)行《建筑工程抗震設(shè)防分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)》GB50223-2008相比《建筑工程抗震設(shè)防分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)》GB50223-2004,提高了學(xué)校建筑的抗震設(shè)防類(lèi)別,由原先的丙類(lèi)提高到乙類(lèi),這一調(diào)整是隨著近年來(lái)我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的較大提升而提出的。
校舍結(jié)構(gòu)抗震鑒定需依據(jù)現(xiàn)行《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》GB50023-2009執(zhí)行。依據(jù)《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》GB50023-2009第1.03條、現(xiàn)有建筑應(yīng)按《建筑工程抗震設(shè)防分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)》GB50223分為四類(lèi),其抗震措施和抗震驗(yàn)算的綜合鑒定應(yīng)符合下列要求:重點(diǎn)設(shè)防類(lèi)(乙類(lèi)),6~8度應(yīng)按比本地區(qū)設(shè)防烈度提高一度的要求核查其抗震措施,9度時(shí)應(yīng)適當(dāng)提高要求;抗震驗(yàn)算應(yīng)按不低于本地區(qū)設(shè)防烈度的要求采用。其中抗震驗(yàn)算包括地震作用計(jì)算和抗力計(jì)算,抗震措施指除地震作用計(jì)算和抗力計(jì)算以外的抗震設(shè)計(jì)內(nèi)容,包括抗震構(gòu)造措施。
目前學(xué)校建筑均屬于大同地區(qū)按7度(0.15g)抗震設(shè)防的重點(diǎn)設(shè)防類(lèi)(乙類(lèi))建筑,故本次抗震鑒定時(shí),其抗震措施按提高一度(即8度)進(jìn)行核查,抗震驗(yàn)算仍按7度(0.15g)采用。
本次鑒定報(bào)告中出現(xiàn)“大同地區(qū)7度(0.15g)的抗震設(shè)防要求”是按《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2001(2008版)規(guī)定的“大同(4個(gè)市直轄區(qū))抗震設(shè)防烈度為7度,設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.15g,g為重力加速度值”進(jìn)行敘述的,并不與《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》GB50023-2009及《建筑工程抗震設(shè)防分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)》GB50223-2008相矛盾。
三、關(guān)于鑒定報(bào)告鑒定結(jié)論的說(shuō)明
依據(jù)《民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》(GB50292-1999)1.0.3條及條文說(shuō)明,由于建筑場(chǎng)地處于地震區(qū),本次鑒定把不考慮抗震設(shè)防時(shí)的結(jié)構(gòu)靜力安全性鑒定與結(jié)構(gòu)抗震鑒定結(jié)合進(jìn)行。因此,本次報(bào)告結(jié)論總體分為3種情況:
1、現(xiàn)有結(jié)構(gòu)靜力安全性滿(mǎn)足要求,現(xiàn)有結(jié)構(gòu)抗震性能滿(mǎn)足要求;
2、現(xiàn)有結(jié)構(gòu)靜力安全性滿(mǎn)足要求,現(xiàn)有結(jié)構(gòu)抗震性能不滿(mǎn)足要求;
3、現(xiàn)有結(jié)構(gòu)靜力安全性不滿(mǎn)足要求,現(xiàn)有結(jié)構(gòu)抗震性能不滿(mǎn)足要求;
其中靜力安全性鑒定部分,根據(jù)結(jié)構(gòu)具體情況,分別鑒定為ASU級(jí)、BSU級(jí)、CSU級(jí)、DSU級(jí)。通俗的可理解為“優(yōu)、良、中、差”,鑒定結(jié)論認(rèn)定“ASU級(jí)和BSU級(jí)”為安全性滿(mǎn)足或基本滿(mǎn)足,認(rèn)定“CSU級(jí)和DSU級(jí)”為安全性不滿(mǎn)足。對(duì)結(jié)構(gòu)抗震鑒定部分,根據(jù)結(jié)構(gòu)具體情況,分別鑒定為滿(mǎn)足和不滿(mǎn)足。
對(duì)于的“靜力安全性級(jí)別為BSU級(jí),結(jié)構(gòu)抗震性能不滿(mǎn)足鑒定要求”的綜合鑒定結(jié)論,以下做一些說(shuō)明。
建筑結(jié)構(gòu)在日常靜力情況下的受力狀態(tài)和偶然地震作用下的受力狀態(tài)有很大差別。在日常靜力狀態(tài)下,結(jié)構(gòu)以受到豎向荷載為主,如結(jié)構(gòu)自重、樓面人員、家具等重量、屋面保溫層、防水層、下雪時(shí)雪的自重等,起承重作用的粘土磚墻及鋼筋混凝土柱以受到壓力為主。因此只要是構(gòu)件材料強(qiáng)度不至于很低、構(gòu)件在平時(shí)使用時(shí)沒(méi)有過(guò)大的損壞和傾斜,大體都可滿(mǎn)足日常靜力安全要求。比如建于五六十年代的建筑物,基本沒(méi)有什抗震設(shè)防措施,但也使用至今,未出現(xiàn)事故,表明其滿(mǎn)足日常使用要求。
而當(dāng)發(fā)生偶然地震時(shí),地震能量以地震波的形式從震源經(jīng)地基土傳遞到建筑物,建筑物產(chǎn)生水平的或上下的振動(dòng),主要是水平振動(dòng),這一點(diǎn)經(jīng)歷過(guò)地震的人員都有親身體會(huì)。在水平振動(dòng)時(shí),運(yùn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)物會(huì)產(chǎn)生加速度,根據(jù)物理知識(shí)中牛頓第二定理,我們知道慣性力等于質(zhì)量乘以加速度,建筑物本身具有質(zhì)量,當(dāng)其產(chǎn)生加速度時(shí),在建筑物上就會(huì)產(chǎn)生慣性力,也就是平常說(shuō)的地震力(也稱(chēng)地震作用)。建筑結(jié)構(gòu)在水平地震力的作用下,墻體受到水平推力,柱受到彎矩和剪力作用,結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)力形式完全不同于靜力狀態(tài)。地震作用在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的內(nèi)力往往會(huì)大于靜力荷載在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的內(nèi)力,且地震作用屬于動(dòng)態(tài)作用,其作用力的大小與結(jié)構(gòu)平面布置規(guī)則性、立面布置規(guī)則性連續(xù)性、層數(shù)、層高、結(jié)構(gòu)形式、建筑物整體性等多方面因素有關(guān)。
因此,對(duì)一棟建筑物評(píng)定為“結(jié)構(gòu)靜力安全性滿(mǎn)足要求BSU級(jí),現(xiàn)有結(jié)構(gòu)抗震性能不滿(mǎn)足要求”屬正常情況,即指目前結(jié)構(gòu)可滿(mǎn)足日常安全使用,但在地震作用下抗震性能不足或抗震防災(zāi)能力差。
例如:一棟建筑物材料強(qiáng)度均滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求,施工質(zhì)量較好,日常使用沒(méi)有出現(xiàn)異常情況,一般情況下可滿(mǎn)足日常安全使用,即靜力安全性鑒定滿(mǎn)足,可評(píng)為BSU級(jí),但結(jié)構(gòu)體型嚴(yán)重不規(guī)則,建筑平面呈現(xiàn)L型、或“工”字型或“凸”字型,這些體型在地震作用下極易出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)效應(yīng),在建筑物拐角處出現(xiàn)應(yīng)力集中,導(dǎo)致拐角處產(chǎn)生嚴(yán)重震害;或者是結(jié)構(gòu)沒(méi)有設(shè)置鋼筋混凝土圈梁和鋼筋混凝土構(gòu)造柱,及縱橫墻體之間的拉結(jié)措施不可靠,致使結(jié)構(gòu)整體性差,使得抗震性能差。墻體構(gòu)件本身很結(jié)實(shí)、承載力滿(mǎn)足,但整體結(jié)構(gòu)是由構(gòu)件組合而成的,構(gòu)件之間的聯(lián)系極為重要,圈梁、構(gòu)造柱的設(shè)置及墻體之間的拉接措施正是起到加強(qiáng)結(jié)構(gòu)聯(lián)系和整體性的作用,正如搭積木一樣,積木塊本身很結(jié)實(shí),但各個(gè)積木之間為虛搭,在豎向力的作用下,尚能保持承載和穩(wěn)定,但在水平推力的作用下,積木便會(huì)倒塌。
四、結(jié)構(gòu)檢測(cè)、鑒定與加固設(shè)計(jì)的聯(lián)系
建筑物的壽命與人的壽命有相似之處,建筑物在設(shè)計(jì)階段、施工建設(shè)階段可能有先天不足之處,而在使用階段,又受到各種外部因素的影響或內(nèi)部自身變化的影響,其可靠性必然會(huì)降低,建設(shè)年代越久,其出現(xiàn)事故的概率越大,可靠性越低。這一點(diǎn)與人的壽命有相似之處,如老年人相比青年人,其生病去醫(yī)院就診的時(shí)候就多些,發(fā)生死亡的概率就大些。
結(jié)構(gòu)檢測(cè)、鑒定與加固設(shè)計(jì)是一項(xiàng)具有明確前后因果關(guān)系的工作,沒(méi)有可靠的檢測(cè)數(shù)據(jù),就不可能作出科學(xué)的鑒定結(jié)論,更不能給加固設(shè)計(jì)提供依據(jù)。
結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)是為了獲得反映結(jié)構(gòu)實(shí)際情況的第一手?jǐn)?shù)據(jù)資料,就好像人到醫(yī)院做B超、抽血化驗(yàn)等檢驗(yàn)一樣。
技術(shù)人員根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)數(shù)據(jù)及原始資料,依據(jù)有關(guān)規(guī)范對(duì)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)進(jìn)行安全性鑒定及抗震鑒定,作出鑒定結(jié)論。就好像醫(yī)生拿到B超或抽血化驗(yàn)報(bào)告單后,根據(jù)檢驗(yàn)結(jié)果,判斷病癥所在,指出病灶,或是內(nèi)臟問(wèn)題,或是外科問(wèn)題,就可作出診斷結(jié)論。
至于加固設(shè)計(jì),只有在較科學(xué)的鑒定結(jié)論的指導(dǎo)下,才可能有的放矢,多快好省的完成。根據(jù)鑒定報(bào)告指出的承載力不足的構(gòu)件或存在其它缺陷的構(gòu)件,有針對(duì)性的進(jìn)行加固設(shè)計(jì)。就好像醫(yī)生指出的病灶在肝部,則下一步工作就是對(duì)肝部進(jìn)行處理。
一些設(shè)計(jì)單位拿到一些語(yǔ)焉不詳?shù)蔫b定報(bào)告時(shí),由于缺乏指導(dǎo)依據(jù),為了最大程度的免除應(yīng)承擔(dān)的設(shè)計(jì)責(zé)任,往往提出對(duì)所有結(jié)構(gòu)構(gòu)件全面加固(滿(mǎn)體積加固)的設(shè)計(jì)方案。首先從技術(shù)角度考慮,全面加固并不完全可靠,全面加固后,原本承載力薄弱的構(gòu)件在整個(gè)結(jié)構(gòu)中仍處于相對(duì)薄弱狀態(tài),造成整體抗震性能不協(xié)調(diào)。其次,全面加固必然不能突出重點(diǎn),造成抗震加固資金的浪費(fèi),經(jīng)濟(jì)效益降低。 因此,語(yǔ)焉不詳?shù)蔫b定報(bào)告對(duì)于加固設(shè)計(jì)完全失去指導(dǎo)意義。
本次大同地區(qū)校舍建筑的抗震加固應(yīng)以提高房屋安全性(包括靜力安全性和抗震安全性)為基本原則,當(dāng)遇到加固設(shè)計(jì)困難及加固施工困難時(shí),應(yīng)想方設(shè)法克服,采取靈活多變的技術(shù)措施,切實(shí)達(dá)到提高房屋安全性的目的,同時(shí)適當(dāng)兼顧建筑美觀和建筑經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。
對(duì)磚混結(jié)構(gòu),常規(guī)的加固方法有:基礎(chǔ)加大截面,新增鋼筋混凝土圈梁及構(gòu)造柱,設(shè)置鋼拉桿,墻體采用單面或雙面鋼筋網(wǎng)片砂漿面層,在預(yù)制樓板支座處增加角鋼支座,板面增加鋼筋混凝土網(wǎng)片疊合層,注漿法加固墻體裂縫。
對(duì)于鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu),常規(guī)的加固方法有:增加鋼筋混凝土墻將框架結(jié)構(gòu)改為框-剪結(jié)構(gòu),對(duì)梁、柱采用加大截面法或外包型鋼法等。
五、抗震加固的基本原則
現(xiàn)有建筑,按國(guó)家鑒定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行抗震鑒定當(dāng)不符合鑒定要求,則需進(jìn)行抗震加固
1、抗震加固設(shè)計(jì)總的要求
(1)根據(jù)抗震鑒定結(jié)果確定加固方案,包括整體房屋加固,區(qū)段加固或構(gòu)件加固,并宜結(jié)合維修改造,改善其使用功能;
(2)加固方案應(yīng)便于施工,并注意減少對(duì)生產(chǎn),生活的影響。
(3)加固后,建筑物抗震措施基本滿(mǎn)足8度設(shè)防的構(gòu)造要求。
(4)有關(guān)非抗震問(wèn)題一并考慮。
2、對(duì)抗震加固時(shí)的結(jié)構(gòu)布置與連接構(gòu)造的要求
(1)加固的總體布局,應(yīng)優(yōu)先采用增強(qiáng)結(jié)構(gòu)整體性能的方案,應(yīng)有利于消除不利因素,(如結(jié)合建筑物的維修改造,將不利于抗震的建筑平面形狀分割成規(guī)則單元)。
(2)改善構(gòu)件的受力狀況。抗震加固時(shí),應(yīng)注意防止結(jié)構(gòu)的脆性破壞,避免結(jié)構(gòu)的局部加強(qiáng)使結(jié)構(gòu)承載力和剛度發(fā)生突然變化。框架結(jié)構(gòu)經(jīng)加固后宜盡量消除強(qiáng)梁弱柱不利于抗震的受力狀態(tài)。
(3)加固或新增構(gòu)件的布置,宜使加固后結(jié)構(gòu)質(zhì)量和剛度布較均勻,對(duì)稱(chēng),減少扭轉(zhuǎn)效應(yīng),應(yīng)避免局部的加強(qiáng),導(dǎo)致結(jié)構(gòu)剛度或強(qiáng)度突變。
(4)減少場(chǎng)地效應(yīng)。加固方案宜考慮建筑場(chǎng)地情況和現(xiàn)有建筑的類(lèi)型,盡可能選擇地震反應(yīng)較小的結(jié)構(gòu)體系,避免加固后地震作用的增大超過(guò)結(jié)構(gòu)抗震能力的提高。
(5)加固方案中宜減少地基基礎(chǔ)的加固工程量,因?yàn)榈鼗幚砗馁M(fèi)巨大,且比較困難。多采取提高上部結(jié)構(gòu)整體性措施等抵抗不均勻沉降能力的措施。
(6)加強(qiáng)抗震薄弱部位的抗震構(gòu)造措施。如房屋的局部凸出部分易產(chǎn)生附加地震效應(yīng),成為易損部位。又如不同類(lèi)型結(jié)構(gòu)相接處,由于兩種結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的不協(xié)調(diào)、互相作用,其連接部位震害較大。在抗震加固這些部位時(shí),應(yīng)使其承載力或變形能力比一般部位增強(qiáng)。
(7)新增構(gòu)件與原有構(gòu)件之間應(yīng)有可靠連接。并提出具體要求,其他構(gòu)件也應(yīng)相應(yīng)采取措施進(jìn)行處理。
(8)新增的抗震墻、柱等豎向構(gòu)件應(yīng)有可靠的基礎(chǔ)。因?yàn)檫@些構(gòu)件,既是傳遞豎向荷載,而且是直接抵抗水平地震作用的主要構(gòu)件,應(yīng)該自上而下連續(xù)設(shè)置并落在基礎(chǔ)上,不允許直接承載在樓層梁板上。對(duì)于基礎(chǔ)的埋深與寬度,新建墻、柱的基礎(chǔ)應(yīng)根據(jù)計(jì)算確定。
房屋安全鑒定是一項(xiàng)全方位的技術(shù)工作,對(duì)房屋進(jìn)行全面的安全鑒定能夠保證房屋更加合理,使用更加安全,從而保障房使用過(guò)程中的安全性,隨著房屋安全鑒定的需求越來(lái)越高,選對(duì)專(zhuān)業(yè)的廣州房屋鑒定公司很重要。
名稱(chēng)欄目:關(guān)于學(xué)校教育類(lèi)建筑物結(jié)構(gòu)檢測(cè)鑒定及加固需認(rèn)識(shí)的要點(diǎn)
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